INDICE DEDICATORIAS AGRADECIMIENTOS

iv

INDICE

DEDICATORIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

AGRADECIMIENTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ii

INDICE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iv

LISTA DE TABLAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x

LISTA DE GRÁFICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xiii

LISTA DE FIGURAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv

LISTA DE FOTOGRAFÍAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvi

RESUMEN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1 Antecedentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Planteamiento del problema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

v

1.3 Objetivo General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3.1 Objetivos Específicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.4 Delimitaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.5 Justificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.6 Hipótesis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.1 Objetivo de la construcción de un pavimento. . . . . . . . . . . . . . 6

2.2 Definición de pavimento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.3 Sistema “Whitetopping”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.3.1 Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.3.2 Ventajas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.3.3 Viabilidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.3.4 Eficiencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.3.5 Reparaciones preliminares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3.6 Control de reflexión de grietas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2.3.7 Subdrenaje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2.3.7.1 El papel del drenaje en la rehabilitación. . . . . . . . . .15

2.3.7.2 Historia del comportamiento del pavimento, topografía,

y geometría. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.3.8 Propiedades de los materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.3.8.1 Determinación del Contenido de Humedad. . . . . . . .17

2.3.8.2 Determinación del Peso Volumétrico Suelto. . . . . . .18

vi

2.3.8.3 Determinación de la Granulometría. . . . . . . . . . . .18

2.3.8.4 Determinación del Límite Líquido (prueba del cono). . .18

2.3.8.5 Determinación del Límite Plástico. . . . . . . . . . . . .18

2.3.8.6 Determinación de la Contracción Lineal. . . . . . . . . 19

2.3.8.7 Determinación del Valor Relativo de Soporte (VRS). . 19

2.3.8.8 Determinación del módulo de reacción (k). . . . . . . . . .19

2.3.9 Análisis de Tránsito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

2.3.10 Levantamiento físico de las condiciones (fallas). . . . . . . . 20

2.3.11 Obtención de núcleos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

2.3.12 Criterios de Diseño. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.3.13 Diseño del Espesor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.3.14 Colocación de las Sobrecapas. . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

2.3.14.1 Mezclado y colocación del concreto. . . . . . . . . . .21

2.3.14.2 Separación entre juntas y aserrado. . . . . . . . . . . 22

2.3.14.3 Datos Técnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

CAPÍTULO III: METODOLOGÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.1 Selección del tramo de estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.2 Levantamiento Físico de fallas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.3 Muestreo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

3.4 Realización de pruebas de laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . .25

3.5 Estudio de Tránsito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

vii

3.5.1 Aforo de Tránsito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

3.5.2 Tránsito Diario Promedio Anual (TDPA). . . . . . . . . . . . . .26

3.5.3 Composición de Tránsito (Clasificación vehicular) . . . . . . . 27

3.5.3 Tasa de crecimiento vehicular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.6 Diseño del Espesor de la Sobrecarpeta. . . . . . . . . . . . . . . . . 27

CAPÍTULO IV: RESULTADOS DE ESTUDIOS. . . . . . . . .32

4.1Selección del tramo de estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

4.2 Levantamiento físico de Fallas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

4.3 Muestreo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

4.4 Determinación de Pruebas de Laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . .37

4.5 Estudio de Tránsito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

4.6 Cálculo de espesor de sobrecarpeta “Whitetopping” por el

Método de fatiga de la PCA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.7 Cálculo de espesor de sobrecarpeta “Whitetopping”

en base a la ecuación de Pickett. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

4.8 Colocación y terminación del concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

4.9 Separación entre juntas y aserrado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

RECOMENDACIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

viii

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

APÉNDICES

A Determinación del contenido de humedad (Capa Subrasante). . . . . . . . . 56

B Peso Volumétrico Suelto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

C Determinación de la granulometría. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58

D Análisis granulométrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

E Determinación del límite líquido y plástico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

F Contracción lineal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64

G Determinación de VRS Capa Base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

H Determinación de VRS Capa Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

ANEXOS

TABLA A.1. Factores de seguridad por carga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 TABLA A.2. Módulos de Ruptura recomendados. . . . . . . . . . . . . . . . .75

TABLA A.3. Tabla que proporciona el número de pasadas de un eje en

particular, que llevaría a que la losa fallara según la

relación de esfuerzos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

TABLA A.4. Módulos elásticos más usuales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

TABLA A.5. Formato para la Determinación del espesor de losa por el

Método de Fatiga de la Asociación de Cemento Portland. . . 79

ix

FIGURA A.1: Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes

sencillos causan en una losa de concreto hidráulico, en

función de la carga aumentada por impacto, el módulo

de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa. . . .74


tándem causan en una losa de concreto hidráulico, en


de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa. . . 74

FIGURA A.3: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. . . . . . . . . . . 76

FIGURA A.4: Carta para encontrar el factor de reducción por el método

de Números de Clasificación de carga (LCN) de la PCA,

para ruedas dobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

FIGURA A.5: Carta para encontrar el factor de reducción por el método

de Números de Clasificación de carga (LCN) de la PCA,

para ejes tándem con ruedas dobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

FIGURA A.6: Nomograma para encontrar el módulo de reacción

corregido en función de la Subrasante y al espesor de la

subbase de material granular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..78


corregido para una subrasante de acuerdo con el espesor

de la subbase estabilizada con cemento Portland. . . . . . . . . 78

x

LISTA DE TABLAS

CAPÍTULO II

TABLA II.1: Lineamiento para poder reparar las fallas en los

Pavimentos de asfalto antes de colocar la Sobrecarpeta . . .15

TABLA II.2: Resumen de las propiedades en los materiales asociados

con problemas de drenaje en pavimentos . . . . . . . . . . . . . . . .17

CAPÍTULO IV

TABLA IV.1: Determinación del nivel de deterioro en fallas presentes en

el tramo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

TABLA IV.2: Resumen de resultados obtenidos en pruebas de

laboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

TABLA IV.3: Aforo de tránsito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

TABLA IV.4: Especificación de los vehículos que circulan por el tramo. . . 40

TABLA IV.5: Clasificación vehicular (porcentaje de cada tipo de vehículo). .41

TABLA IV.6: TDPA futuro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

TABLA IV.7: Diseño de espesor de losa de pavimento. . . . . . . . . . . . . . . . 42

TABLA IV.8: Diseño de espesor de losa de pavimento. . . . . . . . . . . . . . . . 43

APÉNDICE A TABLA A.1: Contenido de Humedad Capa Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . 56

xi

APÉNDICE B TABLA B.1: Peso Volumétrico Suelto Capa Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

TABLA B.2: Peso Volumétrico Suelto Capa Subrasante. . . . . . . . . . . . . . .57

APÉNDICE C TABLA C.1: Composición granulométrica material Capa Base . . . . . . . . . . .58

TABLA C.2: Composición granulométrica del material Capa Subrasante . . . 59

APÉNDICE E TABLA E.1: Determinación del límite líquido (LL) material Capa Base . . . . . 61

TABLA E.2: Determinación del límite plástico (LP), material Capa Base. . . .62

TABLA E.3: Determinación del límite líquido (LL), material Capa

Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62

TABLA E.4: Determinación del límite plástico (LP), material Capa

Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63

APÉNDICE F TABLA F.1: Determinación de contracción lineal, material Capa Base. . . . . .64

TABLA F.2: Determinación de contracción lineal, material Capa

Subrasante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64

APÉNDICE G TABLA G.1: Determinación del Peso Volumétrico Máximo Porter

Capa Base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

TABLA G.2: Lecturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

xii

APÉNDICE H TABLA H.1: Prueba Proctor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

TABLA H.2: Pesos específicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

TABLA H.3: Lecturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70

ANEXO TABLA A.1: Factor de Seguridad por Carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

TABLA A.2: Módulo de Ruptura Recomendados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75

TABLA A.3: Tabla que proporciona el número de pasadas de un eje en

particular, que llevaría a que la losa fallara según la relación

de esfuerzos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

TABLA A.4: Módulos elásticos más usuales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79

TABLA A.5: Formato para la Determinación del espesor de losa por el

Método de Fatiga de la Asociación de Cemento Portland. . . . .79

xiii

LISTA DE GRÁFICAS

CAPÍTULO II

GRÁFICA II.1: Comparación entre espesores de carpetas contra

vida útil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

APÉNDICE E GRÁFICA E.1: Límite líquido (LL), material capa Base. . . . . . . . . . . . . . . . 61

GRÁFICA E.2: Límite líquido (LL), material Capa Subrasante. . . . . . . . . . 63

APÉNDICE G GRÁFICA G.1: Valor Relativo de Soporte Estándar Material Capa Base. . 67

GRÁFICA G.2: Valor Relativo de Soporte Estándar Material Capa Base. .68

APÉNDICE H GRÁFICA H.1: Curva de compactación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70

GRÁFICA H.2: Valor Relativo de Soporte Estándar Material Capa

Subrasante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

xiv

LISTA DE FIGURAS

CAPÍTULO II

FIGURA II.1: Distancias de frenado medidas en dos diferentes vehículos

sobre varias condiciones de rodamiento. . . . . . . . . . . . . . . . .10

CAPÍTULO IV

FIGURA IV.1: Localización del tramo de estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

FIGURA IV.2: Localización de la extracción de la muestra . . . . . . . . . . . . 36

FIGURA IV.3: Espesores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

FIGURA IV.4: Corte calle No. Reelección actual a rehabilitar. . . . . . . . . . . 47

FIGURA IV.5: Corte calle No. Reelección propuesta a rehabilitar. . . . . . . . 47

FIGURA IV.6: Guarnición actual y propuesta del tramo de estudio. . . . . . . 48

FIGURA IV.7: Junta de contracción lineal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

APÉNDICE D FIGURA D.1: Análisis granulométrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60

ANEXO


sencillos causan en una losa de concreto hidráulico, en


de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa. . . . . 74

xv


tándem causan en una losa de concreto hidráulico, en


de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa. . . . .74

FIGURA A.3: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. . . . . . . . . . . . .76

FIGURA A.4: Carta para encontrar el factor de reducción por el método de

Números de Clasificación de carga (LCN) de la PCA, para

ruedas dobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77

FIGURA A.5: Carta para encontrar el factor de reducción por el método de

Números de Clasificación de carga (LCN) de la PCA, para

ejes tándem con ruedas dobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77


corregido en función de la Subrasante y al espesor de la

subbase de material granular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78

FIGURA A.7: Nomograma para encontrar el módulo de reacción corregido

para una subrasante de acuerdo con el espesor de la

subbase estabilizada con cemento Portland. . . . . . . . . . . . . . . 78

xvi

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

CAPÍTULO IV

FOTOGRAFÍA IV.1: Estado actual del tramo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

FOTOGRAFÍA IV.2: Estado actual de baches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

FOTOGRAFÍA IV.3: Desprendimiento de agregados . . . . . . . . . . . . . . . 34

FOTOGRAFÍA IV.4: Protuberancias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

FOTOGRAFÍA IV.5: Agrietamiento longitudinal y transversal . . . . . . . . .35

FOTOGRAFÍA IV.6: Colocación y terminación del concreto. . . . . . . . . .45

FOTOGRAFÍA IV.7: Juntas y aserrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

FOTOGRAFÍA IV.8: Terminado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

i

Dedicatorias

A Dios: Por brindarme la oportunidad y dicha de vivir este momento tan importante en mi vida.

A mis dos madres: María del S. Ramírez Leyva y Juana E. Leyva Hernández…

Por su inmenso amor de madres, apoyo, educación, paciencia, comprensión y fortaleza… que son motivos de mi vida para seguir adelante y cumplir mis metas…

Las quiero mucho…

A mis hermanos: Eder de Jesús y Gastón Gustavo…

Por su amor de hermanos e incondicional apoyo que me han brindado…

Los quiero mucho…

A mis tías: Marina y Martha Alicia…

Por su gran apoyo y paciencia que me han brindado… Las quiero mucho…

A mi novia: Sahira Yazmín Martínez Nolasco…

Por su inmenso amor, apoyo, comprensión y fortaleza que siempre me ha brindado… Gracias.

Te amo…

A mis primos: Ángel, Karina, Jessica, Alex, Mico, Juan F., Siriamiris, Citlalic, Daniela, Andoney, Xochitlquetzalli, Romina, Mónica, Alberto, Rene, Ailotsue…

ii

Para que les sirva como ejemplo de que con empeño y dedicación todo se puede lograr.

Agradecimientos A Dios: Por brindarme la dicha de estar hoy logrando una de mis grandes

metas en la vida, al lado de mis seres queridos.

A mis dos madres: Por estar a mi lado brindándome sus consejos, apoyo y haberme puesto los medios por alcanzar hoy una de mis metas en la vida…

Las quiero mucho…

A mis hermanos: Por ser buenos hermanos, y que nunca dejaron de apoyarme para cumplir hoy esta meta….

Los quiero mucho…

A mi novia: Por brindarme amor, cariño, felicidad y compañía por haber estado ahí cuando más lo necesitaba…mil gracias.

Te amo…

A mis tías: Por su apoyo, atención, cariño y consejo.

A Jesús Briseño: Por su atención, consejos, conocimientos y su incondicional apoyo.

A mi asesor: Luis Gerardo Herrera Meléndez…

iii

Por brindarme su ayuda, además de dedicarme parte de su valioso tiempo y compartir conmigo sus conocimientos.

A mis maestros: Roberto Gamboa, Dagoberto López, Lorenzo Pinzón, Manuel Barajas, Luis Islas, José Dolores, Mauricio Ayala, German Ibarra, Héctor López.

A mis mejores amigos: Carmen, Luis Enrique (Wichy), Luis Román, Jesús Guadalupe (Chuyin), Arnulfo y Neftali…

Por su amistad y apoyo, gracias por ser mis amigos de toda la vida.

A mis colegas: Pablo, Manuel, Randolfo, Arnulfo, Emilio, Sergio, Francisco, Ángel, Armando, Francisco Velarde, Alejandro Corral, Adrián Castro, Ismael, Sofía, Georgina, Sagitario, Omar, Jesús Bernal, Xavier I…

Por todo el tiempo que compartimos juntos en clases, tareas y proyectos de la escuela.

Al Instituto Tecnológico de Sonora: Por ser parte de mi formación como profesionista.

A mi mismo…Por mi empeño…dedicación…constancia… y por haber logrado alcanzar una de tantas metas de mi vida.

Capitulo I: Introducción 1

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN

1.1 ANTECEDENTES.

En distintas partes del mundo, con la finalidad de programar eficazmente

actividades de conservación de pavimentos, se han desarrollado sistemas de

administración que permiten llevar un seguimiento en trabajos de conservación y

rehabilitación de pavimentos, en cuanto a planeación, programación, análisis,

diseño y rehabilitación de pavimentos, y así establecer programas de

mantenimiento de acuerdo a las condiciones de cada región en cuanto a estructura

del pavimento y presupuesto disponible. Esto da como resultado en los países una

mejor estructuración vial. En México con el tiempo se han adoptado modelos que

permiten el desarrollo de sistemas de administración para llevar el seguimiento de

trabajos de conservación y rehabilitación de pavimentos, resolviendo de esta

Capitulo I: Introducción 2 manera las exigencias de los ciudadanos a tener buenas estructuraciones viales en

cuanto a pavimentos se refiere.

En Ciudad Obregón, el estado del pavimento es con frecuencia motivo de quejas

por parte de los ciudadanos que se manifiestan en los distintos medios de

comunicación, reflejando la inconformidad como usuarios hacia las condiciones en

que se encuentran los pavimentos de la ciudad. Las quejas convergen en el mal

estado del pavimento, el cual presenta varios tipos de deterioros. Las fallas más

comunes que se presentan en el pavimento de Ciudad Obregón son roderas,

canalizaciones, ondulaciones transversales, protuberancias, baches,

desprendimiento de los agregados, pulido de la superficie, desintegración,

desprendimiento del sello y desintegración de la carpeta. Estas causas de deterioro

pueden ser protagonizadas por las deficiencias en los procesos de construcción,

prácticas inadecuadas de conservación y rehabilitación hasta el mal uso del

presupuesto anual. Ocasionando así calles en mal estado representado

inseguridad, mala fluidez del tránsito y mal aspecto a la ciudad.

Los trabajos de rehabilitación como lo son reencarpetado, sellado de grietas, riegos

de sello y bacheo que se han realizado en Ciudad Obregón no han resuelto

satisfactoriamente los problemas que presentan los pavimentos flexibles en la

ciudad.

La construcción de una sobrecarpeta de concreto hidráulico de bajo revenimiento

sobre un pavimento asfáltico existente, es un procedimiento comúnmente llamado

“Whitetopping”, el cual se ha utilizado desde 1944 en la Unión Americana y en

Europa para la rehabilitación de aeropistas, carreteras y calles, con excelentes

resultados. El “Whitetopping” asegura una solidez y durabilidad mayor que el

pavimento flexible, lo que permite descartar que el agua circule por roderas o se

estanque en baches. (Esqueda, 1998)

En 1994 la Unidad de Concreto de CEMEX, decidió construir el primer tramo de

demostración instrumentado de “Whitetopping” en México. Este proyecto se realizó

en la Ciudad de Tijuana, B. C., en dos etapas: I. Construcción del tramo, II.

Capitulo I: Introducción 3 Observación del comportamiento del tramo bajo la acción de tráfico urbano (prueba

de carga).

En el 2003 el Ayuntamiento de Tampico realizó la pavimentación a base de

“Whitetopping” la calle Sor Juana Inés de la Cruz de la colonia Cascajal, obra que

beneficiará de manera directa a más de 700 colonos. (Tampico.gob.mx, 2002)

En Ciudad Obregón aun no se ha aplicado este tipo de sistemas de carpetas

ultradelgadas de concreto hidráulico denominadas “Whitetopping”.

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

La planeación llevada hasta ahora por el departamento de Conservación en el

Ayuntamiento, basada principalmente en evaluaciones visuales del estado del

pavimento y planeación de trabajos a criterio del Ingeniero encargado, no han

proporcionado resultados que pueden considerarse satisfactorios, ya que este

proceder conduce a tomar decisiones erróneas en la planeación de actividades de

conservación y rehabilitación de pavimentos los cuales no han solucionado

totalmente los problemas en cuanto al mal estado en las vías de la ciudad se

refiere. Esto se refleja en el estado general de los pavimentos de la ciudad, que

siguen siendo motivo de quejas por parte de los ciudadanos. Las exigencias por

parte de los ciudadanos son las de solucionar desde el estancamiento de agua

cuando se presentan lluvias generando criaderos de mosquitos, hasta daños a los

automóviles que hacen uso de las calles, debido a las constantes vibraciones y

golpes en las estructuras, desgastando así los amortiguadores y llantas, además de

un gasto económico de los usuarios. La problemática como ya se mencionó

anteriormente pudiera ser la decisión errónea en la planeación de actividades, lo

cual se puede resolver con la actualización y capacitación sobre nuevos métodos al

departamento de Conservación Vial de la ciudad, con el único fin de crear una mejor

circulación viable en la ciudad, una mejor imagen de la misma y un camino seguro

para autos y peatones, es por ello que el sistema “Whitetopping” viene a ser una

posible solución en la rehabilitación de pavimentos con altos volúmenes de tránsito,

Capitulo I: Introducción 4 ya que cuenta con grandes ventajas como una vida útil muy superior al

reencarpetado de algún tramo, al igual que menores costos de mantenimiento,

menor tiempo de construcción en donde los altos niveles de tránsito hacen que las

interrupciones en el tráfico y las actividades de mantenimiento sean intolerables

comparado a la aplicación de sello.

1.3 OBJETIVO GENERAL.

Proponer una alternativa de rehabilitación para las vías de alto volumen de tránsito

de la ciudad mediante el uso de “Whitetopping”.

1.3.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

a) Mostrar una metodología de rehabilitación de pavimentos deteriorados de la

ciudad mediante la implementación del sistema de “Whitetopping”,

adecuándose a las condiciones propias de Ciudad Obregón.

b) Dar a conocer las ventajas de este tipo de método para rehabilitación de

pavimentos con altos volúmenes de tránsito.

c) Proporcionar una propuesta de solución adecuada al problema de las fallas

en los pavimentos.

d) Aplicar esta propuesta de solución sobre un tramo seleccionado, el cual

presente problemas en su estructura.

1.4 DELIMITACIONES. El presente proyecto se enfocará a presentar una metodología de rehabilitación del

sistema “Whitetopping”, factibilidad y diseño de la sobrecarpeta de concreto

hidráulico tomando como aplicación un tramo de la Ciudad de Obregón, sin

considerar el análisis de costo.

Capitulo I: Introducción 5 Los estudios necesarios de campo y laboratorio se regirán con las normas de la

Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) asi como del equipo de

laboratorio disponible en el Instituto Tecnológico de Sonora.

1.5 JUSTIFICACIÓN.

Con la implementación del sistema de “Whitetopping”, el cual se adecua a las

condiciones de Ciudad Obregón, se pretende proporcionar al Ayuntamiento esta

técnica para adecuarla a los sistemas rehabilitación de los tramos con mayor

deterioro en la ciudad sujetos a altos volúmenes de tránsito.

Los principales beneficiarios de esta propuesta para implementación del sistema

“Whitetopping” en pavimentos flexibles con alto volumen en Ciudad Obregón son:

Los estudiantes como documento de consulta.

Los estudiantes que deseen conocer este tipo de rehabilitación que se

maneja en distintas partes del mundo; inclusive en nuestro propio país

México, pero que aun no se le da importancia en nuestra región, para llevar

a cabo este tipo de sistemas de rehabilitación de pavimentos flexibles.

El Ayuntamiento, para abatir los costos de conservación.

Si se lograra implementar este sistema en la Ciudad los principales beneficiarios

serían:

La ciudadanía en general, ya que tendrá calles más seguras y una mayor

fluidez del tránsito, además de que no afectará en su economía la

descompostura de sus automóviles.

La ciudad misma, ya que se le da un mejor aspecto con calles limpias y en

buen estado.

1.6 HIPÓTESIS.

Capitulo I: Introducción 6 Los pavimentos asfálticos deteriorados con alto volumen de tránsito en Ciudad

Obregón, Sonora, pueden ser rehabilitados utilizando la propuesta del sistema de

sobrecarpetas ultradelgadas de concreto hidráulico denominadas “Whitetopping”.

xvii

RESUMEN

El presente trabajo pretende proponer una alternativa de rehabilitación con la

implementación de sobrecarpetas a base de concreto hidráulico denominadas

sistema “Whitetopping”, siendo más apto para las vías de alto volumen en

tránsito con la presencia de problemas en la capa de rodamiento, además

mostrar las ventajas con las que este sistema cuenta. Sin dejar de mencionar que

este sistema no es novedoso para otros países en el mundo incluso en nuestro

país, pero si en nuestra región Sur de Sonora.

Para dar una demostración de factibilidad con este sistema se tomó como

ejemplo un tramo con pavimento flexible de Ciudad Obregón el cual presentaba

una gran cantidad de baches, protuberancias, grietas y demás fallas que hacían

nada agradable transitar por dicho tramo. A este tramo primeramente se le realizó

un estudio visual del estado actual, posteriormente se decidió que era apropiado

para llevar acabo el análisis de la implementación del sistema “Whitetopping”,

seguido de esto logramos pedir autorización por parte de la unidad Conservación

Vial, con el fin de extraer la muestra representativa de la estructura del pavimento

la cual sería sometida a pruebas de laboratorio en las instalaciones del Instituto

Tecnológico de Sonora. Además de un estudio de tránsito vehicular.

Ya obtenidos los resultados de laboratorio y demás datos, se utilizaron dos

distintos métodos de diseño para pavimentos rígidos, de los cuales obtendríamos

el espesor de sobrecarpeta, del primer método se obtuvo un espesor de 13 cm., y

del segundo método un espesor de 13.441 cm que por fines prácticos de trabajo

en sitio se redondea a 13 cm. de espesor, lo cual muestra que la diferencia entre

un método y otro no es significativa, ambos resultados se encuentran dentro de

los márgenes de espesores que maneja este sistema, para las condiciones

imperantes en el tramo de estudio. Por lo cual es viable llevar acabo este tipo de

xviii

sistema en nuestra región, debido a su rapidez en construcción, su buen estado

ante los esfuerzos de los automóviles y su vida útil de servicio.

Finalmente, es indispensable la verificación constante de nuevos sistemas en

materia de rehabilitación para pavimentos flexibles por parte de los organismos

municipales que garanticen un buen comportamiento durante su vida útil al menor

costo.

Capitulo II: Marco Teórico 6

CAPÍTULO II: MARCO TEORICO 2.1 OBJETIVO DE LA CONSTRUCCIÓN DE UN PAVIMENTO. El objetivo principal en la construcción de un pavimento es la de proporcionar una

superficie de rodamiento en la cual se pueda obtener una operación rápida y

segura.

2.2 DEFINICIÓN DE PAVIMENTO. Se define como pavimento al conjunto de capas de materiales seleccionados que

reciben en forma directa las cargas de tránsito y la transmiten a las capas inferiores,

distribuyéndolas con uniformidad. Este conjunto de capas proporciona también la

superficie de rodamiento, en donde se debe tener una operación rápida y cómoda

(Olivera, 2000).

Capitulo II: Marco Teórico 7 2.3 SISTEMA “WHITETOPPING".

2.3.1 INTRODUCCIÓN.

El recubrimiento de pavimentos asfáltico con concreto, a menudo denominado en

los Estados Unidos “Whitetopping” (recubrimiento blanco) es una técnica que se

viene practicando en ese país desde hace largo tiempo. La primera aplicación

registrada de este tipo de recubrimiento se remota a la rehabilitación de una pista

de aeronaves de la fuerza aérea norteamericana en la base de Offut, Estado de

Nebraska USA, en 1944. (Boletín ICPA, 1999).

Esta técnica de rehabilitación de pavimentos flexibles, consiste en la construcción

de una sobrecarpeta de concreto sobre el asfalto existente.

Para diseñar la sobrecarpeta de concreto, se deben tener en cuenta las

características estructurales y geométricas, la capacidad de soporte de la vía

existente, así como un nuevo estudio de tráfico actual y futuro. En este caso se

rediseña la vida útil de la vía. Este tipo de rehabilitación se utiliza cuando la vía

existente presente un nivel de deterioro medio, con presencia de algunos huecos,

que comprometen la integridad de la carpeta de rodadura.

“Whitetopping” es la alternativa más favorable para la rehabilitación de pavimentos

de asfalto por medio de la colocación de un sobrecarpeta de concreto hidráulico.

Desde hace algunos años, esta técnica se ha utilizado exitosamente en calles

urbanas, caminos y principales aeropistas de Europa y Estados Unidos,

sustituyendo para siempre el uso de pavimento asfáltico en los caminos de alto

tráfico. (Boletín CEMEX, 1996)

El pavimento de concreto proporciona una superficie más resistente y más durable

que el asfalto. El concreto también mejora las características de drenaje superficial

al eliminar desviaciones inseguras tales como las roderas y dislocamientos en los

pavimentos de asfalto. Las sobrecarpetas de concreto colocadas encima del asfalto,

Capitulo II: Marco Teórico 8 proporcionan una superficie segura que dará muchos años de servicio a bajo costo

y con mantenimiento mínimo. (IMCYC, 1995)

2.3.2 VENTAJAS.

La tecnología “Whitetopping” tiene impacto social y económico entre sus usuarios,

ya que dentro de los costos que se deben tomar en consideración para la selección

de una alternativa en la construcción/rehabilitación de un camino están los

siguientes:

a) Costo de construcción inicial, geometría del camino, diseño del pavimento y

drenajes.

b) Costo por deterioro y conservación (por tipo y por rugosidad).

c) Menor costo que la rehabilitación con asfalto, considerando su ciclo de vida.

d) Costo del usuario (costo de operación de los vehículos, consumo de

combustibles, composturas, tiempos de recorrido y accidentes). (CEMEX,

1996).

Lo anterior muestra las ventajas ante el costo como consideración importante, pero

otras ventajas serían las siguientes:

a) Se puede aplicar sobre carpetas asfálticas que exhiban cualquier condición

de deterioro superficial.

b) No se necesitan trabajos en extracción de material en capas del pavimento

existente ya que es apoyado directamente sobre la carpeta asfáltica.

c) Se requiere una mínima preparación de baches existentes así como el

lavado de la carpeta, previo a la construcción de la losa de concreto.

d) Las sobrecapas de concreto “Whitetopping” son particularmente efectivas

donde las restricciones presupuéstales y los altos niveles de tránsito hacen

que las interrupciones en el tráfico y las actividades de mantenimiento

frecuente sean intolerables.


e) La vida útil del camino se incremente entre 10 y 15 años, disminuyendo

drásticamente los costos de mantenimiento. Se incrementa notablemente la

luminosidad del camino, reduciendo incluso, los gastos de iluminación

nocturna. (IMCYC, 1995)

Su durabilidad reduce mantenimientos rutinarios por lo que a largo plazo representa

un costo menor que el asfalto, también por su diseño de cortes en bloques

representa menos costos para el mantenimiento de instalaciones subterráneas,

mejor reflexión de luz tanto en la noche como en el día, su planicidad elimina el

golpeteo por lo que da mas confort al circular.

Una más de las ventajas para usar sobrecarpetas ultra delgadas es el

esparcimiento reducido (de .60 a 2 m.) que hace que la losa deflexione en lugar de

flexionarse, por lo tanto los esfuerzos por flexión se reducen a un mínimo. Y una de

las principales ventajas que se pueden citar es la de que se puede lograr una

apertura al tráfico de 24 a 72 hrs. de colocada la sobrecarpeta.

Las roderas, dislocamientos, agrietamientos tipo piel de cocodrilo (fatiga) y el

intemperismo, implican un tratamiento frecuente a base de selladores de grietas y

de recubrimientos superficiales. Una superficie de concreto es durable, resistente y

requiere mucho menos tiempo de mantenimiento y dinero. (IMCYC, 1995)

También se pueden colocar una sobrecarpeta de concreto para aumentar la

seguridad de superficie de concreto. Las cargas pesadas producen roderas y

dislocamientos en el asfalto y son un peligroso potencial para los usuarios. Esto

constituye un serio problema en intersecciones, tales como casetas de cobro de

cuota de peajes, rampas y áreas de estacionamiento de aeronaves, donde el tráfico

está constantemente frenando y arrancando.

Capitulo II: Marco Teórico 10 La seguridad, en cuanto a distancias de frenado en un pavimento de concreto, es

mayor a la de un pavimento asfáltico, lo cual refleja una ventaja más de los

pavimentos de concreto. (Ver figura 1)

Concreto Asfalto Chevy – Seco/liso 48

57

94 Chevy – Húmedo/liso 106 * Chevy – Húmedo/con 94 roderas 132 Buick – seco/liso 36

47

Buick – Húmedo/liso 57 57 *Buick – Húmedo con 57 roderas 93

0 30 60 90 120 150 Patinaje para frenar a 96 km/hora (metros)

Figura 1. Distancias de frenado medidas en dos diferentes vehículos sobre varias

condiciones de rodamiento. (Salazar, 1998)

Las roderas llenas de agua de lluvia en estas zonas, pueden causar

derrapamientos, pérdida de control del vehículo y por lo tanto, dar lugar a

accidentes y lesiones personales, además de causar un gasto en el bolsillo de los

propietarios de las unidades, por cuestiones de daños en la estructura de los

vehículos (IMCYC, 1995).

Capitulo II: Marco Teórico 11 Las sobrecarpetas de concreto no desarrollan las fallas típicas presentes en los

reencarpetados de asfalto. Una vez que se han formado roderas en un pavimento

de asfalto, la experiencia con el tiempo ha demostrado, que la colocación de una

sobrecarpeta de asfalto sobre ese pavimento no evitará que se vuelva ha presentar.

Las roderas reaparecen ante la incapacidad de lograr una compactación adecuada

en las roderas que dejan las ruedas y/o ante la imposibilidad del asfalto de resistir

las presiones actuales de los neumáticos y volúmenes de tráfico de hoy en día. El

concreto puede cubrir uniformemente las roderas en el asfalto y corregir el perfil de

la superficie. La reflexión de grietas es otra forma de falla de sobrecarpetas de

asfalto, que puede reducir apreciablemente la vida útil esperada. Debido a la

capacidad que tiene la losa de concreto para puntear los problemas subyacentes,

no ocurrirá tal reflexión.

También se han usado sobrecarpetas de concreto sobre pavimentos de asfalto

existentes, como una alternativa a la “construcción por etapas” de pavimentos

flexibles. En la mayor parte de los casos, el asfalto subdiseñado de la primera etapa

se deteriora antes de poder colocar el primer reencarpetado proyectado. Las

sobrecarpetas delgadas subsecuentes no se comportaron bien porque la falla

original del asfalto se refleja rápidamente a través del citado reencarpetado. Aun

cuando se especifique una sobrecarpeta de asfalto más gruesa, los resultados no

mejoran apreciablemente. Se ha demostrado que en las sobrecarpetas más

gruesas se forman más roderas que en recubrimientos delgados. Los análisis de

costos de rehabilitación y mantenimiento a largo plazo correspondientes a la

“construcción por etapas”, en comparación con las sobrecarpetas de concreto

demuestran que, para la dependencia encargada de las especificaciones, una

sobrecarpeta de concreto, en este caso citando a las sobrecarpetas “Whitetopping”,

representan la solución más duradera de bajo riesgo.

Capitulo II: Marco Teórico 12 Otra ventaja de la sobrecarpeta “Whitetopping”, es que con ella, se pueden evitar

posibles problemas de construcción que pueden ocurrir durante la reconstrucción de

un pavimento. En algunos lugares muchas ocasiones se construyen pavimentos

sobre terrenos de apoyo muy pobres para soportar estos tipos de carga. Las

subrasantes saturadas y los suelos débiles, producen dificultades durante la

construcción y aumentan el tiempo necesario para terminar el proyecto. La

presencia de un nivel freático alto y/o de suelos débiles subyaciendo a un

pavimento asfáltico que ha fallado, es muy probable que se necesiten excavarse y

rellenarse en un espesor a veces de más de un metro como etapa previa a la

construcción. En cambio una carpeta de concreto permite que la construcción se

haga directamente sobre la superficie flexible existente, sin tener que eliminar o

reparar la subbase o la subrasante en toda la extensión del proyecto. El espesor

gradual para ligarse a un puente o a estructuras en línea se logra rebajando con

fresadora el asfalto existente hasta obtener la pendiente adecuada. Además de que también tiene la ventaja de que puede ahorrar costos de

construcción cuando hay o existe mal tiempo, esto comparado con un pavimento

de asfalto. Después de una lluvia fuerte, la construcción de nuevos pavimentos se

puede retrasar varios días, mientras la subrasante se seca hasta alcanzar una

condición adecuada. Con el sistema “Whitetopping”, el contratista usa una

barredora mecánica, para eliminar el exceso acumulada en las roderas dejadas por

la ruedas. Con esto llegamos a la conclusión de que en muchos casos en

construcción de pavimentos de concreto sobre el asfalto se puede reanudar

inmediatamente después de que deje de llover. El concreto no se ve afectado por el debilitamiento estacional durante el

descongelamiento primaveral, en el caso de Ciudad Obregón no se ve afectado en

este tipo de males ya que es una zona en donde son pocas las posibilidades de

congelamiento.

Capitulo II: Marco Teórico 13 Otro estudio de pavimentos de prueba dentro de las Pruebas en Carreteras de la

ASSHTO también muestra que las “variaciones estacionales tienen mucho menos

efecto en el comportamiento de los pavimentos de concreto”. Casi el 61 % de todos

los tramos asfaltados fallaron durante los meses de primavera, en comparación con

el solo 5.5 % de los tramos de prueba pavimentados con concreto. El concreto es

elástico durante todo el año (IMCYC, 1995).

2.3.3 VIABILIDAD. Una sobrecarpeta de concreto hidráulico, como lo es “Whitetopping”, es una

alternativa viable de rehabilitación para pavimentos flexibles para prácticamente

todas las condiciones. Son más rentables cuando el pavimento existente está

seriamente deteriorado.

Las condiciones bajo las cuales no sería viable este tipo de reencarpetado incluyen:

El grado de deterioro no es tan grande y otras alternativas serían mucho más

económicas.

El gálibo en puentes es inadecuado para el espesor requerido de la

sobrecarpeta. Esto se puede solucionar reconstruyendo el pavimento

debajo de los puentes o elevándolos. Las sobrecarpetas de concreto más

gruesas pueden requerir señalamientos y pasamanos adicionales, así como

también incrementar los bombeos superficiales y extender o ampliar las

alcantarillas en caso de que las haya. Se debe disponer de suficiente

derecho de vía para permitir estas actividades.

El pavimento existente es susceptible de grandes movimientos verticales y

asentamientos.

Si la duración de la construcción tiene importancia crítica, las sobrecarpetas de

concreto pueden utilizar mezclas de alta resistencia temprana. Este tipo de

Capitulo II: Marco Teórico 14 sobrecarpetas han sido abiertas al tránsito en un período de 6 a 24 horas después

de su colocación. (Salazar, 1998).

2.3.4 EFICIENCIA. Las sobrecarpetas de concreto mantienen un alto nivel de servicio durante toda su

vida útil, y esto está en función del espesor de las sobrecarpetas de concreto, es

decir entre mayor sea el espesor mayor es su vida útil (Ver Gráfica 1). El grado de

eficiencia es una medición de la capacidad de un pavimento para soportar el

tráfico, y depende de la integridad estructural y del grado de comodidad de

recorrido. La vida útil de las sobrecarpetas flexibles es mucho más corta. Las

sobrecarpetas de concreto mejoran la capacidad estructural. La capa de refuerzo

reacciona estructuralmente, como si se hubiera construido sobre una capa de base

resistente. Esto evita las fallas del tipo estructural tales como pérdida de apoyo,

efecto de bombeo de finos, agrietamiento y despostillamiento de las esquinas

(IMCYC, 1995).

GRAFICA

Gráfica 1. Comparación entre espesores de carpetas contra vida útil.

Capitulo II: Marco Teórico 15 ( “Cemento” Instituto del Cemento Portland Argentino, 2000)

2.3.5 REPARACIONES PRELIMINARES.

Una ventaja importante de las rehabilitaciones de superficies asfálticas por medio

de sobrecarpetas es que la cantidad de reparación requerida para el pavimento

existente se reduce de manera importante. Sin embargo antes de la colocación se

debe de reparar daños comos lo son: baches, formación de roderas mayores de 5

cm., dislocamientos, desgaste muy severo, a fin de evitar grietas por flexión que

puedan reducir su vida de servicio. (Salazar, 1998).

2.3.6 CONTROL DE REFLEXIÓN DE GRIETAS. La deflexión de grietas generalmente no es un problema para la sobrecarpetas de

concreto hidráulico, sin embargo si el pavimento flexible existente tiene grietas

transversales por temperatura y que sean severas, podría ser recomendable colocar

algún tipo de capa de separación sobre las grietas transversales para reducir el

potencial de agrietamiento por reflexión. (Salazar, 1998).

2.3.7 SUBDRENAJE. La condición del subdrenaje de un pavimento existente generalmente tiene una

gran influencia sobre la manera como se comporta una sobrecarpeta. Se debe

llevar acabo una evaluación del subdrenaje del pavimento existente tal como se

describe a continuación:

2.3.7.1 EL PAPEL DEL DRENAJE EN LA REHABILITACIÓN.

Se sabe que el deterioro de los pavimentos suele ser causado o incrementado por

la presencia de agua en el cuerpo del pavimento. El responsable del proyecto

deberá diagnosticar con la mejor precisión posible los problemas relacionados con

la presencia de agua para adoptar la mejor medida correctiva, si así se justifica. A

partir de un levantamiento físico del estado actual del pavimento en un tramo dado

Capitulo II: Marco Teórico 16 se puede establecer el daño y su relación con la humedad o presencia del agua. En

los del tipo flexible son mencionados en la tabla 1.

Condición general del pavimento Trabajo de reparación realizado Formación de roderas (< 5 cm) Ninguno Formación de roderas (> 5 cm) Fresado o nivelación Dislocamientos Fresado o nivelación

Baches Rellenar con piedra triturada Mezcla en frío o en caliente

Falla de la subrasante Eliminar y reemplazar/reparar Grietas de piel de cocodrilo Ninguno Agrietamientos en bloques Ninguno Agrietamiento transversal Ninguno Agrietamiento longitudinal Ninguno Desgaste Quitar la capa desgastada si es severa. Exudación Ninguno Tabla 1. Lineamiento para poder reparar las fallas en los pavimentos de asfalto

antes de colocar la Sobrecarpeta (Salazar, 1998) El hecho de que no se observen evidencias de daños atribuibles a la erosión por

agua no necesariamente descarta el potencial de daño inducido por esta última.

Durante la etapa de evaluación e incluso durante los trabajos de rehabilitación, el

encargado de los trabajos deberá buscar evidencias de daños potenciales

producidos por el agua. El personal de conservación de camino puede constituir una

fuente invaluable de información, de esta manera se podrá emprender un proceso

de rehabilitación adecuado para cada situación. (Esqueda, 1998).

2.3.7.2 HISTORIA DEL COMPORTAMIENTO DEL PAVIMENTO, TOPOGRAFÍA Y GEOMETRÍA.

Desde luego que será deseable que se cuente en cada caso con los datos de

construcción relativa al drenaje; sin embargo, cuando no se disponga de tal

información, será recomendable revisar los planos a los documentos originales del

proyecto, sobre todo lo concerniente a:

Subdrenaje del lugar.

Rasantes longitudinales del proyecto.

Ancho en las capas del pavimento.


Espesores en las capas.

El siguiente paso será examinar las condiciones topográficas. Para ello se

considera si existe o no facilidad del agua para salir de la estructura del pavimento,

si existen o no planicies de inundación. Finalmente, se deberá incluir un monitoreo

regular de las condiciones de drenaje:

Hacia donde se mueve el agua en la superficie del pavimento.

Zona puntual en donde se acumula el agua dentro o en las inmediaciones

del pavimento.

¿Existe buen sello en las grietas y juntas?

2.3.8 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

Para saber con buen grado de aproximación qué materiales estudiar o investigar, es

necesario conocer: a) el tipo de deterioro provocado por la humedad y b) el de los

materiales de las capas que componen el pavimento. En la tabla 2, resume las

propiedades de los materiales asociados con problemas de drenaje en pavimentos:

(Salazar, 1998).

TERRENO NATURAL DE APOYO

Ensayes generales Granulometría Clasificación e identificación Peso volumétrico seco máximo

Relaciones volumétricas y gravimétricas

Humedad óptima Densidad seca en el lugar Contenido de agua en el lugar

CAPAS GRANULARES

Ensayes generales

Identificación y clasificación Granulometría Porcentaje de finos Límites de Atterbereg Humedad óptima en el laboratorio Peso volumétrico seco máximo en el lugar Humedad del lugar

Otras propiedades relacionadas con el drenaje

Permeabilidad Porosidad efectiva Capilaridad


SUPERFICIE

Agregados

Susceptibilidad a problemas de durabilidad ("D cracking") Desprendimientos Reacción química en agregados

Tabla 2. Resumen de las propiedades en los materiales asociados

con problemas de drenaje en pavimentos (Salazar, 1998)

2.3.8.1 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD La determinación del contenido de humedad en un ensayo rutinario de laboratorio

para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en

términos de su peso seco como una definición.

La muestra a tomar para la determinación de la humedad deberá ser representativa

del suelo.

2.3.8.2 DETERMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO SUELTO.

La prueba da una idea general respecto a la calidad de los suelos. El peso

volumétrico es función de la granulometría y de la densidad de las partículas de

suelos, siendo mayor en los suelos granulares bien graduados, de alta densidad. Es

de utilidad, también, para conocer en forma aproximada la facilidad o dificultad que

presenta un suelo para compactarse.

2.3.8.3 DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMETRÍA. El análisis granulométrico consiste en separar y clasificar por tamaños los granos

que lo componen. En suelos finos es de poca utilidad, pero permite formar una idea

aproximada de alguna de las propiedades de los suelos gruesos. El análisis por

mallas se concreta a segregar el suelo mediante una serie de mallas que definen el

tamaño de las partículas.

2.3.8.4 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO (PRUEBA DEL CONO).

Capitulo II: Marco Teórico 19 Consiste básicamente en un cono de acero inoxidable de 35 mm de longitud, con un

ángulo de ápice de 30º y con una masa (incluyendo el eje) de 80 grs. El cono está

montado sobre un soporte que permite hacerlo bajar y mantenerlo en posición,

mientras se mide su movimiento vertical. Se traza una gráfica de la penetración del

cono en función del contenido de humedad tomando el límite líquido del suelo,

como el contenido de humedad que corresponde a una penetración de 20 mm.

2.3.8.5 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO. El límite plástico (LP) lo fija el contenido de agua con el que comienza a agrietarse

un rollo formado con el suelo, de aproximadamente 3.2 mm de diámetro, al rodarlo

con la mano sobre una superficie lisa, no absorbente, que puede ser una placa de

vidrio.

2.3.8.6 DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN LINEAL. La contracción lineal se define como el porciento de contracción, con respecto a la

dimensión original, que sufre una barra de suelo contenida en un molde al secarse

en un horno a 100 – 110ºC, desde una humedad equivalente a la humedad del

límite líquido hasta el límite de contracción.

2.3.8.7 DETERMINACIÓN DEL VALOR RELATIVO DE

SOPORTE (VRS).

El objetivo de está prueba es determinar la calidad de los suelos en cuanto a valor

de soporte se refiere, midiendo la resistencia a la penetración del suelo compactado

y sujeto a un determinado periodo de saturación. Las cargas serán aplicadas por

una maquina de compresión, para producir los pesos volumétricos correspondientes

a diferentes grados de compactación.


2.3.8.8 DETERMINACIÓN DEL MODULO DE REACCIÓN (k).

El resultado de está prueba se utiliza comúnmente para la evaluación y diseño de

pavimentos rígidos o flexibles. Para su determinación existen tablas que en función

del Valor Relativo de Soporte de la capa de estudio se puede determinar su módulo

de Reacción (K).

2.3.9 ANÁLISIS DE TRÁNSITO.

Es de gran importancia llevar acabo este paso ya que es prioritario conocer que

volúmenes y tipos de automóviles transitarán por un determinado lugar además de

su intensidad y sus cargas por eje hacia el pavimento.

2.3.10 LEVANTAMIENTO FÍSICO DE LAS CONDICIONES (FALLAS).

No se requiere un levantamiento detallado de la condición del daño. Solo es

necesario uno más general que identifique cualquiera de los daños que pueden

afectar el comportamiento de una sobrecarpeta de concreto hidráulico, los cuales ya

fueron mencionados con anterioridad.

2.3.11 OBTENCIÓN DE NUCLEOS. A menos de que exista alguna condición inusual de daño, no se requiere la

obtención de corazones y ni ensayes de materiales.

2.3.12 CRITERIOS DE DISEÑO.

Capitulo II: Marco Teórico 21 Las sobrecarpetas de concreto sobre pavimentos asfálticos, se pueden unir entre sí

con juntas simples (con o sin pasajuntas), con juntas reforzadas o con un refuerzo

continuo. La mayor parte de las sobrecarpetas de concreto sobre asfalto se unen

con juntas simples. Cualquiera que sea el caso, se debe usar un procedimiento de

diseño confiable, para calcular el espesor de la sobrecarpeta.

El procedimiento debe ser capaz de caracterizar la capacidad de carga estructural,

que el pavimento existente impartirá a la sobrecarpeta de concreto. Al igual que

sucede con todos los pavimentos de concreto, se necesita especificar una

separación adecuada entre juntas, la transferencia de carga, una estimación del

volumen de tráfico y las condiciones de drenaje, a fin de garantizar una larga vida.

Un diseño confiable permitirá una calidad de servicio excelente a lo largo de toda la

vida útil esperada (de 20 a 30 años o más). (IMCYC, 1995).

2.3.13 DISEÑO DEL ESPESOR.

Los proyecto de “Whitetopping” que se han llevado acabo hasta la fecha varían su

espesor de capa entre 5 a 15 cm y tienen juntas que guardan entre sí una

separación de 0.60 a 1.8 cm en cada dirección, dependiendo de el espesor del

pavimento.

La adherencia o alta fricción en la interfaz concreto-asfalto genera una sección

compuesta en la que la posición del eje neutro queda más abajo, por lo que los

esfuerzos inducidos por las cargas en el concreto se reducen apreciablemente. Los

espaciamientos muy cerrados entre juntas, más de lo normal, también disminuyen

los esfuerzos porque las losas no son lo suficientemente largas para desarrollar

grandes movimientos de flexión

Capitulo II: Marco Teórico 22 El espesor requerido de la sobrecarpeta de concreto es una función de la capacidad

estructural requerida para hacer frente a la demanda futura de tránsito. (Esqueda,

1998).

Un aspecto importante al realizar el estudio para determinar el espesor de

sobrecarpeta es el de que este sistema “Whitetopping” hace uso del pavimento

asfáltico existente por lo que resulta una base de apoyo mas resistente a los

esfuerzos. Los métodos para la determinación en el diseño de espesor de la

sobrecarpeta pueden ser métodos convencionales, que se puedan adecuar a los

aspectos de diseño de este sistema “Whitetopping”.

2.3.14 COLOCACIÓN DE LAS SOBRECAPAS.

2.3.14.1 MEZCLADO Y COLOCACIÓN DEL CONCRETO.

La mezcla de concreto seleccionada para cierto proyecto deberá ser compatible con

el espesor de la sobrecapa, las condiciones de tránsito y las limitaciones relativas al

tiempo para abrir la carretera a la circulación vehicular. Se han concluido proyectos

mediante el empleo de equipos convencionales de pavimentación, reglas vibratorias

y el equipo manual de nivelación. También se han empleado pavimentadoras a

base de cimbra deslizante para colocar las sobrecarpetas “Whitetopping” reforzado

con fibras en sobrecapas que van hasta los 5 cm de espesor.

Una dosificación normal de sobrecarpetas “Whitetopping” incluye materiales

cementantes, agregados gruesos y finos, agua y aditivos. La mayor parte de las

mezclas también contiene algún tipo de fibras. Entre los aditivos escogidos se

pueden mencionar agentes inclusores de aire y, con cierta frecuencia, un reductor

de agua o superplastificantes. La relación agua-cemento se mantiene por lo regular

dentro de un intervalo de variación de 0.35 a 0.40. Los contenidos de concreto son

con frecuencia lo suficientemente altos para alcanzar resistencias a la compresión

de 200 Kg./cm2, o mayores, a las 24 horas. Esto permite una construcción rápida

para abrir el pavimento al tránsito en 24 horas o menos. Aunque la reapertura en

un tiempo corto es crucial en proyectos en donde es básico el control del tránsito

Capitulo II: Marco Teórico 23 en menos de dos días. Según algunos diseñadores, la adición de fibras a la mezcla

de la sobrecarpetas “Whitetopping” proporciona mayor durabilidad y tenacidad al

pavimento (IMCYC, 1995).

2.3.14.2 SEPARACIÓN ENTRE JUNTAS Y ASERRADO

La separación adecuada entre juntas es primordial en el empleo de sobrecarpetas

“Whitetopping”. La experiencia ha demostrado que las juntas no deben estar

separadas más de 30 a 45 cm por cada 2.5 cm de espesor de la sobrecarpeta. Para

el caso de una sobrecarpeta de 7.5 cm de espesor, se obtiene un patrón de

distribución de las juntas en retículas de 0.9 x 0.9 m o 1.20 x 1.20 m para el caso

típico de un carril de circulación de 3.60 m de ancho. Resulta absolutamente

necesario para las juntas que éstas se corten antes de que se empiecen a generar

los esfuerzos internos e induzcan un agrietamiento. Se puede utilizar una sierra

ligera tan pronto como la superficie aguante el peso del tránsito. También se ha

empleado otros tipos de aserrado con todo éxito. En la mayor parte de las obras no

se considera necesario sellar las juntas. El asfalto subyacente proporciona una

barrera prácticamente impermeable, de la misma manera que podría hacerlo un

sellador asfáltico de juntas. (“Cemento” Instituto del Cemento Portland Argentino,

2000)

2.3.14.3 DATOS TECNICOS

El concreto para “Whitetopping” está especialmente desarrollado para soportar

esfuerzos a la flexotracción para pavimentos apoyados sobre carpetas asfálticas.

Elaborado con cemento tipo I.

Agregados finos y gruesos, agua, aditivos reductores de agua y retardantes

de fraguado para permitir una correcta colocación.


El concreto a utilizar puede incluir fibras de polipropileno para evitar el

agrietamiento a temprana edad y mantener su integridad de existir un futuro

agrietamiento.

Módulo de Ruptura entre 45 kg/cm² y 50 kg/cm².

Espesor entre 5 y 15 cm.

Separación de juntas entre 20 y 25 veces el espesor de la losa.

Por lo general las juntas del pavimento son aserradas con una separación de

1.80 m y una profundidad, en general, de ¼ del espesor del recubrimiento,

usando sierras livianas.

(Boletín ICPA, 1999)

Capitulo III: Metodología 24

CAPÍTULO III. METODOLOGÍA

3.1 SELECCIÓN DEL TRAMO DE ESTUDIO. Para la selección del tramo de estudio se realizó un recorrido por la ciudad ubicando

los puntos con más alto volumen de tránsito vehicular y del estado general actual

de pavimentos. Ya ubicados estos puntos, el tramo en estudio elegido fue el que

presentaba mayores problemas, es decir, deterioros bien definidos como lo son

baches, desprendimiento de agregados, protuberancias, roderas, agrietamientos

longitudinales y transversales, sin dejar de mencionar la importancia que representa

este tramo en la ciudad, y que son puntos que se marcan dentro de los aspectos a

considerarse para la selección y aplicación de “Whitetopping”. 3.2 LEVANTAMIENTO FISICO DE FALLAS.

Una vez seleccionado el tramo de estudio se procedió a hacer un recorrido por

dicho tramo realizando evaluaciones visuales de deterioros presentes en el

pavimento y la captura de fotografías con cámara digital para dar una mejor

perspectiva del mal estado del tramo en estudio mostrando las distintas fallas

presentes. Además de utilizar como instrumento el catálogo de deterioros de

Capitulo III: Metodología 25 pavimentos flexibles del Instituto Mexicano del Transporte (IMT), para la

identificación y clasificación de fallas, y resumir las evaluaciones del pavimento en

una tabla que muestra el deterioro con un nivel calificativo de severidad propuesta

por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT). Estos niveles son los

siguientes: muy ligera (1), ligera (2), moderada (3), severa (4) y muy severa (5).

3.3 MUESTREO.

Para llevar acabo la extracción de la muestra de cada una de las capas del

pavimento y terrecerías del tramo de estudio se solicitó permiso en las oficinas de

Conservación Vial de Ciudad Obregón. Ya contando con el permiso se utilizó pala y

pico para extraer las muestras alteradas de la capa base y capa subrasante; éstas

se depositaron en cubetas para su transportación al laboratorio. Con esto se

aprovechó también para determinar los espesores de cada una de las capas del

pavimento

3.4 REALIZACIÓN DE PRUEBAS DE LABORATORIO.

Se extrajo material suficiente para llevar acabo las pruebas necesarias a la capa

subrasante y a la capa de base, con el fin de saber si el terreno es apto para

llevarse a cabo la implementación de la sobrecarpeta. Las pruebas realizadas son

las siguientes: Granulometría, límites de consistencia, contenido de agua, peso

volumétrico, contracción lineal y valor relativo de soporte.

Dichas pruebas se realizaron en las instalaciones del Instituto Tecnológico de

Sonora en el área de laboratorios de Ingenieros Civiles, haciendo uso de equipo de

dicho laboratorio.

3.5 ESTUDIO DE TRÁNSITO.

Capitulo III: Metodología 26 El conocimiento del tipo de tránsito que hará uso del tramo en estudio es de gran

importancia para el proyecto de la geometría de la vía y de su rehabilitación, siendo

uno de los principales elementos que se deben tomar en cuenta.

3.5.1 AFORO DE TRÁNSITO. El aforo de tránsito en este trabajo se realizó mediante el muestreo de tránsito de

forma manual. Se determinaron las horas con la mayor presencia de tránsito

vehicular de dicho tramo, además se identificaron los tipos de vehículos que

circulan por el tramo.

3.5.2 TRÁNSITO DIARIO PROMEDIO ANUAL (T.D.P.A)

Es el número total de vehículos que transitan por una carretera en ambos sentidos

durante un año, dividido entre 365 días. Para llevar a cabo su determinación se

tiene que realizar como se indicó anteriormente el aforo de tránsito vehicular, ya sea

por un cierto periodo de tiempo o en un año.

En este trabajo se realizó durante seis días de la semana distribuidos en un mes,

anotando el tipo de vehículo en cada hora de muestreo y sumar un total de todo el

día, marcándose además las horas efectivas de tránsito vehicular representativas

en el día, horas de aforo al día y a la semana. De cada día se determinó un Tránsito

Horario Promedio (THP), que es la suma total de los distintos vehículos en ese día

entre las horas de aforo al día, y así determinarse el Tránsito Diario (TD) que es el

THP multiplicado por las horas efectivas de tránsito vehicular representativo del día

También se realizó una especificación de los tipos de vehículos que circulan por el

tramo, y una clasificación vehicular para determinar el porcentaje de cada tipo de

vehículo que circula por el tramo.. Seguido de esto, se determinó el Tránsito Diario

Promedio Semanal (TDPS) con la sumatoria de los TD de cada día entre el número

total de días de muestreo.

Para conocer el Coeficiente de Acumulación del Tránsito por año (CT), se utilizó la

siguiente ecuación: ( )nT rC += 1

Capitulo III: Metodología 27 Donde:

n = Años de servicio

r = Tasa de crecimiento.

El Tránsito Diario Promedio Anual Futuro (TDPA)f se determinó en base a la

siguiente ecuación: ( ) ( ) ( )nACF rTDPATDPA += 1*

Donde:

(TDPA)AC =Tránsito Diario Promedio Anual Actual equivalente al TDPS

r =Tasa de crecimiento y n los años de servicio.

El (TDPA)F para todos los vehículos se determinó con la división del total de

(TDPA)F entre el porcentaje de cada tipo de vehículo.

(Olivera, 2000).

3.5.3 COMPOSICIÓN DEL TRÁNSITO (CLASIFICACIÓN VEHICULAR).

Es necesario conocer la cantidad e intensidad de vehículos de los diferentes tipos

que circulan por las carreteras, los cuales serán divididos en grupos para su mejor

estudio. Para su determinación se sumó la cantidad total de cada uno de los

distintos tipos de vehículos en todo el muestreo, entre el total de la suma de todos

los distintos tipos de vehículos, anotándose en porcentaje.

3.5.4 TASA DE CRECIMIENTO VEHICULAR. Para la determinación de la Tasa de Crecimiento Vehicular, se procedió a hacer un

promedio de Tasas de Crecimiento Anuales de distintas fuente consultadas y de

esta manera sacar un promedio según los datos investigados.

3.6 DISEÑO DEL ESPESOR DE LA SOBRECARPETA. Una vez seleccionado el método o criterio de diseño se obtuvo el espesor de losa

requerido en el tramo de estudio.

Capitulo III: Metodología 28 Se utilizaron dos métodos convencionales para el diseño del espesor de la

sobrecarpeta de concreto hidráulico “Whitetopping” los cuales fueron el Método de

fatiga de la Asociación de Cemento Portland (PCA) y el Método de Diseño de

Pavimentos Rígidos en base a la ecuación de Pickett.

Con respecto al Método de Fatiga de la Asociación de Cemento Portland la

metodología fue la siguiente:

Con referencia al formato de este método (ver Anexo Tabla 5), se anotaron el

nombre de la obra, la ubicación del tramo, módulo de reacción (k) de la subrasante

determinado en base a las pruebas de laboratorio, módulo reacción (k) combinado,

espesor de la sub-base determinado en el muestreo, factor de seguridad por carga

(FSC) en base a la tabla 1 de Anexos, espesor de losa propuesto y el módulo de

ruptura propuesto (MR) en base a la tabla 2 de anexos.

En la columna número 1 se anotaron las cargas de los ejes que usará la obra

correspondiente y se separaron los ejes sencillos de los tándem. Esto se obtuvo del

estudio de tránsito correspondiente.

En la columna número 2, se anotaron los resultados al multiplicar las cargas de los

ejes de la columna número 1 por el factor de seguridad (FSC), con lo cual se agrega

el impacto de los vehículos.

Para iniciar el cálculo, se sugirió un espesor de losa adecuado al tipo de obra y por

consiguiente se revisó por fatiga, conforme con los siguientes cálculos:

Con los nomogramas mostrados en Anexos figura 1 y 2, se encontraron los

esfuerzos que cada eje provoca en la losa, y se anotaron en la columna número 3.

Para utilizar estos nomogramas, uno de los cuales es para ejes sencillos y el otro

para ejes tándem, se entro en las abscisas de la familia de curvas inferiores con las

cargas de la columna número 2; en este nomograma se asciende, llevando una

paralela a las líneas inclinadas hasta llegar a la horizontal, correspondiente al

módulo de reacción (K) combinado. Desde este punto, se llevo una vertical hasta

interceptar la familia de curvas de la parte superior de los nomogramas, la

correspondiente al espesor de losa supuesto; con este punto, se lleva una

horizontal para encontrar en las ordenadas, el valor del esfuerzo provocado.

Capitulo III: Metodología 29 Los datos de la columna número 4 se obtuvieron al dividir los resultados de la

columna 3 (esfuerzos) entre el módulo de ruptura del concreto (MR) (Ver Tabla 2 en

Anexo); las cantidades se anotaron en decimales redondeados a las centésimas.

Con estas cifras, se entró en la figura que proporciona el número de pasadas que

provocaría la falla de la losa para cada eje si nada más se utilizara uno de estos

ejes en la obra (Ver tabla 3 en Anexo). La cantidad de repeticiones permisibles se

anotaron en la columna número 5, en el renglón del eje respectivo. Si la cantidad

que aparece en la columna número 4 es igual o menor que 0.5, en la columna

número 5 se anotó la palabra “indeterminado”, para indicar que de ese eje podría

pasar cualquier número sin que, en teoría, fallara la losa.

De esta manera, en la columna número 5 está el número de pasadas de cada eje

que consumiría el 100% de energía potencial de la losa; sin embargo, en la columna

número 6 se tiene la posible cantidad de ejes que usará la obra en la vida útil del

camino, por lo que al dividir los datos de esta columna entre los de la columna

número 5 y multiplicar el resultado por 100, se obtuvo el porcentaje de energía o

fatiga que consumirá cada eje. Este resultado se colocó en los renglones

correspondientes de la columna número 7. La suma de esta columna, incluida la de

los ejes sencillos y ejes tándem, dio la energía que gastarán todos éstos. Si esta

suma es cercana a 100%, el espesor de losa considerado es correcto; pero si el

valor es bastante menor, habrá un pavimento sobrediseñado y entonces deberá

realizarse otro u otros cálculos, disminuyendo el valor del módulo de ruptura, el

espesor de la losa o la calidad de la subbase hasta que la columna número 7 esté

entre 80 y el 100%. En caso de que el pavimento esté subdiseñado porque el

porcentaje total sea mayor que 100%, se aumentará el valor de las características

señaladas para hacer los nuevos cálculos. Se recomienda aumentar o disminuir el

espesor de la losa 1.27 cm.; pero el proyectista lo hará según su experiencia y la

suma de la columna número 7. (Olivera, 2000).

Con respecto al Método de Diseño de Pavimentos Rígidos en base a la ecuación de

Pickett, la metodología será la siguiente:


a) Determinación de la Carga Equivalente (Pe).

R

T

FPPe =

Donde:

PT = Carga total del sistema de llantas

FR = Factor de reducción.

Se identificó el tipo de vehículo, y la mayor carga permisible, que transitó por dicho

tramo, se anotó la presión de inflado (Pe), de las figuras 4 y 5 de Anexos, utilizando

las dimensiones de separación en sistema de llantas del eje a tratar y el área de

contacto (AT) obteniéndola de la división de la carga total del sistema de llantas (PT)

entre la presión de inflado (pe), se obtuvo el factor de reducción (FR) (ver figura 4 y

5 en Anexos) y se obtuvo la carga equivalente del sistema de llantas (Pe), seguido

de esto se determinó la área elíptica (Aelip) de la división de Pe/pe, para de esta

manera conocer el radio del circulo de área equivalente (a).

b) Ecuación de Pickett (Esfuerzo de flexión en la esquina de la losa).

G. Pickett propone la siguiente expresión, en base a la ecuación de Wetergaard,

para obtener el esfuerzo de flexión (kg/cm²)

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

+−=

la

la

hPeS

22.0925.0120.4

2

Donde:

S = Esfuerzo de flexión en la esquina de la losa (kg/cm²)

Pe = Carga equivalente. (kg)

h = Espesor de losa (cm)

a = Radio del círculo de área equivalente (cm²)

l = Radio de rigidez relativa (cm)

En la cual se iteró el valor del espesor de losa (h) hasta establecer una igualdad

entre el módulo de ruptura admisible y el esfuerzo de flexión en la esquina de la

Capitulo III: Metodología 31 losa, en caso de que exista transferencia de carga de una losa a otra, la fórmula

debe multiplicarse por 0.80.

(Crespo, 1982).

RAdmisibleMS =

El módulo de ruptura admisible se obtuvo en base a la siguiente ecuación:

FSCMM R

RAdm =

El radio de rigidez relativa se obtuvo con la siguiente ecuación:

( )4 23 112 kcEhl μ−=

Donde:

l = Radio de rigidez relativa (cm)

E = Módulo de elasticidad del concreto (kg/cm²). (Ver tabla 4 en Anexos)

h = Espesor de losa (cm.).

μ = Módulo de Poisson del concreto.

Kc = Módulo de Reacción conjunta (sub-base, capa Subrasante e incluir carpeta

asfáltica).

El Módulo de Reacción conjunta (Kc) se obtuvo a partir de los nomogramas 6 y 7 de

Anexos.

Para la determinación de la resistencia a la compresión (f´c), se utilizó la siguiente

ecuación:

12.0´ RMcf =

PROPUESTA PARA LA IMPLEMENTACIÓN

DEL SISTEMA “WHITETOPPING” EN PAVIMENTOS FLEXIBLES

DE CIUDAD OBREGÓN

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

PRESENTA

Renato Ramírez Leyva

CD. OBREGÓN, SONORA NOVIEMBRE DE 2004

Capitulo IV: Resultados de estudios

32

CAPÍTULO IV. RESULTADOS DE ESTUDIOS Y SU ANÁLISIS

4.1 SELECCIÓN DEL TRAMO DE ESTUDIO. El tramo seleccionado fue el que mostraba una gran cantidad de problemas y que

cumplía con los aspectos para llevar acabo la implementación del sistema

“Whitetopping”, dicho tramo esta localizado en la Calle No. Reelección entre

California y Quintana Roo, tal y como se muestra en la figura 1 al igual que la

fotografía 1 que muestra la situación actual del tramo.

Figura 1. Localización de tramo de estudio.


33

Fotografía 1. Estado actual del tramo

4.2 LEVANTAMIENTO FISICO DE FALLAS. Para poder mostrar una mejor perspectiva del mal estado del tramo se llevó acabo

el levantamiento de fallas. (Ver fotografía 2, 3, 4, 5). Así mismo una tabla que

muestra el tipo de deterioros y su nivel de severidad. (Ver tabla 1).

Fotografía 2. Estado actual de baches

En la fotografía se muestra le nivel de deterioro que es bastante grande, se puede

apreciar la magnitud del bache con referencia al automóvil


34

Fotografía 3. Desprendimiento de agregados

En esta foto se alcanza a visualizar el desprendimiento de agregados finos y gruesos debido al mal estado del pavimento.

Fotografía 4. Protuberancias

En esta imagen se alcanza a notar la gran cantidad de protuberancias a todo lo ancho y gran parte del tramo en estudio.


35

Fotografía 5. Agrietamiento longitudinal y transversal.

La fotografía muestra el agrietamiento longitudinal y transversal que va desde los

0.20 m a los 8 m de largo en forma de malla.


36

NIVEL DE CALIFICACIÓN

DETERIORO 1 2 3 4 5

* DESPRENDIMIENTOS BACHES REPARADOS

BACHES SIN REPARAR

DESPRENDIMIENTO DE AGREGADOS GRUESO

DESPRENDIMIENTO DE AGREGADOS FINO

DESINTEGRACIÓN * DEFORMACIONES

RODERAS O CANALIZACIONES ONDULACIONES TRANSVERSALES (CORRUGACIONES)

PROTUBERANCIAS

* ROTURAS

AGRIETAMIENTOS DE REFLEXION

AGRIETAMIENTOS FINOS

AGRIETAMIENTOS TRANSVERSALES

AGRIETAMIENTOS DE PIEL DE COCODRILO OBSERVACIONES

EXISTEN TRAMOS EN LOS CUALES LOS VEHICULOS QUE TRANSITAN PROVOCAN CONGESTIONAMIENTO Y NECESIDAD

DE BAJAR LA VELOCIDAD HASTA CASI PARAR EL VEHICULO

CALIFICAR LA SEVERIDAD COMO: MUY LIGERA (1), LIGERA (2), MODERADA (3), SEVERA (4), MUY SEVERA (5).

Tabla 1. Determinación del nivel de deterioro en fallas presentes en el tramo.

4.3 MUESTREO.

En la figura 2 se muestra la localización del sondeo, se decidió esta ubicación

aproximadamente al centro del tramo para obtener una muestra representativa y en

la orilla de la calle para no interferir con el tránsito vehicular.

Figura 2. Localización de extracción de la muestra


37

Se extrajo la muestra alterada de material de pavimento que comprende la carpeta,

base y capa subrasante. Con el fin de llevar a cabo las pruebas ya mencionadas, de

la carpeta se extrajo material suficiente, así mismo de la base y de igual manera

para la capa subrasante. Y se logró apreciar las capas de la estructura del

pavimento. Los espesores se muestran en la figura 3.

Figura 3. Espesores de la estructura del pavimento

(Norma SCT No. 002-B)

4.4 DETERMINACIÓN DE PRUEBAS DE LABORATORIO

RESULTADOS DE PRUEBAS DE LABORATORIO

MATERIAL PRUEBAS DE LABORATORIO RESULTADOContenido de Humedad (W %) 21.32 Peso Volumétrico Suelto (kg/m³) 1131.1 Clasificación SUCS ML Límite Líquido (%) 48.25 Límite Plástico (%) 32.5 Índice Plástico (%) 15.75 Contracción Lineal (%) 13.22 Valor Relativo de Soporte (%) 6.84

CAPA SUBRASANTE

Expansión (%) 3.83 Peso Volumétrico Suelto (kg/m³) 1583.9 Clasificación SUCS GC Límite Líquido (%) 32.5 Límite Plástico (%) 19.4 Índice Plástico (%) 13.08 Contracción Lineal (%) 6.9 Valor Relativo de Soporte (%) 73.53

CAPA BASE

Expansión (%) 1.8

Tabla 2. Resumen de los resultado obtenidos en pruebas de laboratorio Los Cálculos de estas pruebas de laboratorio pueden consultarse en APENDICES A, B, C, D, E, F, G y H.


38

4.5 ESTUDIO DE TRÁNSITO.

En la Tabla 5, se muestran los aforos, que se llevaron acabo en diferentes días

de la semana y en las horas que se indican, con el fin de tener y lograr una

mayor representatividad del Tránsito Diario Promedio Semanal (TDPS), el cual

se consideró equivalente al Tránsito Diario Promedio Anual (TDPA)

aproximadamente.

Lunes 6 de Octubre de 2203 Tipo de vehículo 7:00 – 8:00 a.m. 12:00 – 2:00 pm 4:00 – 6:00 pm TOTAL

A2 404 708 608 1720 A´2 13 16 8 37 B2 18 32 31 81 C2 2 2 3 7 C3 1 0 0 1

SUMA TOTAL =1846

Martes 14 de Octubre de 2003

Tipo de vehículo 7:00 – 8:00 a.m. 12:00 – 2:00 pm 4:00 – 6:00 pm TOTAL

A2 438 676 682 1796 A´2 10 8 6 24 B2 16 33 30 79 C2 3 3 0 6 C3 0 1 0 1

SUMA TOTAL =1906

Miércoles 22 de Octubre de 2003

Tipo de vehículo 7:00 – 8:00 a.m. 12:00 – 2:00 pm 4:00 – 6:00 pm TOTAL

A2 375 523 621 1569 A´2 9 6 3 18 B2 16 31 32 79 C2 3 0 0 3 C3 0 1 0 1 C4 1 1 0 1

SUMA TOTAL =1671


39

Jueves 23 de Octubre de2003 Tipo de vehículo 7:00 – 8:00 a.m. 12:00 – 2:00 pm 4:00 – 6:00 pm TOTAL

A2 421 629 544 1594 A´2 8 6 4 18 B2 14 29 31 74 C2 1 0 0 1 C3 1 0 0 1

SUMA TOTAL =1688

Viernes 24 de Octubre de 2003

Tipo de vehículo 7:00 - 8:00 a.m. 12:00 - 2:00 pm 4:00 - 6:00 pm TOTAL

A2 437 556 496 1489 A´2 6 4 3 13 B2 17 28 33 78 C2 2 0 1 3 C3 1 0 0 1

SUMA TOTAL =1584

Sábado 1 de Noviembre de 2003 Tipo de vehículo 7:00 - 8:00 a.m. 12:00 - 2:00 pm 4:00 - 6:00 pm TOTAL

A2 351 699 850 1900 A´2 6 6 7 19 C2 2 3 3 8 C3 1 0 0 1 B2 16 30 32 78

SUMA TOTAL = 2006

Tabla 3. Aforo de tránsito El aforo del día Domingo no se realizó ya que el estudio se vió afectado debido a la

reconstrucción de la Calle Guerrero, por lo que el tránsito se vió alterado y por lo

tanto no representativo.

Horas efectivas de tránsito vehicular representativo en el día;

(7:00 a.m. – 10:00 p.m.) = 15 hrs.

Horas de aforo al día = 5 hrs.

Horas de aforo a la semana = 30 hrs.


40

LUNES: THP = _1846__ =_369.2_ » 370 vehículos /hr

5 TD = (370 vehículos/hr) (15 hrs) = 5550 Vehículos.

MARTES:

THP = _1906__ =_381.2_ » 382 vehículos /hr 5

TD = (382 vehículos/hr) (15 hrs) = 5730 Vehículos.

MIÉRCOLES: THP = _1671__ =_334.2_ » 335 vehículos /hr


JUEVES:

THP = _1688__ =_337.6_ » 338 vehículos /hr 5


VIERNES: THP = _1584__ =_316.8_ » 317 vehículos /hr


SÁBADO:

THP = _2006__ =_401.2_ » 402 vehículos /hr 5


CARGA POR EJE (TON)TIPO DE VEHICULOS DESCRIPCIÓN PESO

TOTAL DELANTERO TRASERO

A - 2 Automóviles y camionetas 2.0 1.0 1.0

A`- 2 Camiones ligeros 5.5 1.7 3.8 B - 2 Autobuses 2 ejes 17.5 6.5 11.0 C - 2 Camiones 2 ejes 17.5 6.5 11.0 C - 3 Camiones 3 ejes 26 6.5 19.5 C - 4 Camiones 5 ejes 29 6.5 22.5

Tabla 4. Especificación de los tipos de vehículos que circulan por el tramo


41

CLASIFICACIÓN VEHICULAR TIPO DE

VEHICULO TOTAL DE

VAHICULOS % DE

VEHICULOS A - 2 10068 94.09 A`- 2 129 1.20 B - 2 469 4.38 C - 2 28 0.26 C - 3 5 0.05 C - 4 1 0.01

SUMA 10700 100 %

Tabla 5. Clasificación Vehicular (Porcentaje de cada tipo de vehículo)

TDPS = Σ TD = 32160 vehículos 6 Días 6 Días

TDPS = 5360 Vehículos.

En cuanto a la Tasa de Crecimiento Anual, se procedió a hacer un promedio de

Tasa de Crecimiento Anuales de las distintas tesis consultadas (Ver Referencias) y

se obtuvo un promedio de: r = 2.4 %

Coeficiente de acumulación del tránsito: CT = (1 + r)n

n = Años de servicio

r = Tasa de crecimiento CT = (1+.024)1 = 1.024/año

(TDPA)f = TDPAAC * (1+r)n

n = 30 años

r = 2.4 %

(TDPA)f = (5360 vehículos)*(1+.024)30 = 10918.51 vehículos

(TDPA)fut PARA TODOS LOS VEHICULOS (TDPA) fut = 10918.51 vehículos

TIPO DE VEHICULO

% DE VEHICULOS (TDPA)fut

A2 94.09 10,273.23 A´2 1.2 131.02 B2 4.38 478.23 C2 0.26 28.38 C3 0.05 5.46 C4 0.01 1.09

Tabla 6. TDPA futuro, para los distintos vehículos.


42

4.6 CÁLCULO DE ESPESOR DE SOBRECARPETA “WHITETOPPING” POR EL MÉTODO DE FATIGA DE LA PCA.

CALCULO DE ESPESOR DE PAVIMENTO DE CONCRETO

Obra: Tramo: Módulo de reacción k de la subrasante: 4.6 kg/cm³(pci). sub-base: 30 cm

Módulo k.combinado (Kc=4KB)+KcB+KcS/r: 16 kg/cm³. Factor de seguridad por carga(FSC): 1.1

Espesor de losa propuesto(cm): 13 Módulo de ruptura propuesto (MR)(kg/cm²): 45

KcB=19.5 Kcs/r=4.6 Kcc=78 Kc= 34.03 ; Limitado a 16 en Nomogramas

1 2 3 4 5 6 7

TIPO DE VEHICULO

Cargas por eje

(Kips) Ton

Cargas por eje x FSC (Kips) Ton

Esfuerzos (pci)

kg/cm²

Relaciones de Esfuerzos

Repeticiones permisibles

No.

Repeticiones esperadas

No.

Resistencia a la fatiga

consumida %

Ejes sencillos

1.0 1.1 12327.9 0 A2 1.0 1.1 12327.9 0 1.7 1.9 267.3 0 A´2 3.8 4.2 597.5 0 6.5 7.2 20 0.44 INFINITAS 3730.2 0 B2 11.0 12.1 29.4 0.65 8000 6312.6 78.91 6.5 7.2 20 0.44 INFINITAS 221.4 0.00 C2 11 12.1 29.4 0.65 8000 374.7 4.68

C3 6.5 7.2 20 0.44 INFINITAS 42.6 0.00 C4 6.5 7.2 20 0.44 INFINITAS 8.5 0.00

Ejes en tándem

C3 19.5 21.5 29 0.64 11000 127.7 1.16 C4 22.5 24.8 33 0.73 850 29.5 3.47

88.22

Tabla 7. Diseño de espesor de losa de pavimento.

Nota: El Kc de la carpeta se supuso 4 veces el kB de la base (Kc = 4KB ).

Esto se determinó en función de los Módulos Elásticos (ver tabla 4 en

Anexos) que es 8 veces mayor el Módulo Elástico de la carpeta que el de base

granular, pero debido al estado actual de la carpeta se recomienda 4 veces

mayor.

El Kcc = 34.03 kg/cm³ se tomó del promedio de las tres capas existentes.

Debido a que este método trata de aproximarse lo más que se puede al 100% y

este resultado da 88.22 % se toma como espesor de losa 13 cm. Programado a una

vida útil de 30 años.


43

4.7 CÁLCULO DE ESPESOR DE SOBRECARPETA “WHITETOPPING” EN BASE A LA ECUACION DE PICKETT.

CÁLCULO DE ESPESOR DE LOSA

Tabla 8. Diseño de espesor de losa de pavimento.

DATOS

Vehículo Tipo = C4

SISTEMA DE EJES

Carga Máxima Permisible = 22.5 Ton 22500 kg

Presión Inflado = 5.8 kg/cm² Módulo de Ruptura = 45 kg/cm²

Transferencia de carga = NO Facto de Seguridad = 1.1 Módulo de Elasticidad del concreto = 280,000.00 kg/cm² Ema=220 cm

Módulo de Poisson = 0.15 Módulo de reacción

conjunta (Kc)= 34.03 kg/cm3 Eme=75cm

Determinación de la carga equivalente (Pe) mediante el Método Número de Clasificación de Carga (LCN) Pt = Carga Total Del Sistema de Llantas

Pt = 11250 Kg De la Fig. 12-15 Ema= 220 cm 86.61 in F.R.= 3.35 Eme= 75 cm 29.53 in

At = Pt/Pe 1939.66 cm² 0.19 m² 300.65 in²

Pe = 3358.209 Kg ECUACIÓN DE G. PICKETT Aelip = Pk/Pe = 323.28 cm²

A = 10.14 cm Pe(presión de

Inflado)= 10.39 kg/cm² ak=ae 10.14 Kc = 34.03 Kg/cm³

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

+−=

la

la

hPeS

22.0925.0120.4

2

Espesor de Subbase existente = 30 cm

l= 5.146352 h3/4 a/l= 1.97

h3/4 12.0´ RMcf =

h = 13.441

40.91 kg/cm² <= 40.91 kg/cm² MRAdmisible F’c= 340.91 Kg/cm²

Nota: El Kc de la carpeta se supuso 4 veces el kB de la base (Kc = 4KB )

Esto se determinó en función de los Módulos Elásticos (ver tabla 4 en Anexos)

que es 8 veces mayor el Módulo Elástico de la carpeta que el de base

granular, pero debido al estado actual de la carpeta se recomienda 4 veces

mayor.


44

El Kcc = 34.03 kg/cm³, se tomó del promedio de las tres capas existentes.

Este método da como resultado un espesor de losa de 13.441cm. Programado a

una vida útil de 30 años.

En base a los resultados obtenidos en los dos métodos anteriores se llega a la

conclusión de usar un espesor de losa de 13 cm. con un f’c=340 kg/cm² incluyendo

todos los datos técnicos ya mencionados. Sin dejar de mencionar que el método

mediante la ecuación de Pickett es más apto para losas sujetas a una carga única

estática, valido para patios industriales o estacionamientos, por lo que se elige el

resultado del método de fatiga de la PCA.

Es de importancia mencionar que la sobrecarpeta de concreto hidráulico propuesta

estará apoyada sobre la carpeta asfáltica existente, es por ello que al determinar el

módulo de reacción conjunta (Kc), se tomó en cuenta cada una de las capas del

pavimento existente.

No habrá problemas de drenaje ya que se contará con cierta pendiente lo que

favorecerá a que no se acumule encharcamientos de agua y esta misma pueda

llegar a los estratos inferiores del pavimento afectándolos de cierto modo que se

vean afectadas las capas superiores.

En las figuras 4 y 5 se muestran los cortes del tramo actual y propuesto a

rehabilitar. En cuanto a las guarniciones cambiarán sus dimensiones debido al

aumento de espesor del pavimento, por lo que se construirán nuevas guarniciones

(Ver Figura 6). Los detalles de las juntas de contracción se muestran en la figura 7.


45

4.8 COLOCACIÓN Y TERMINACIÓN DEL CONCRETO

La colocación del concreto y terminación de la superficie del pavimento es similar a

la de un pavimento de concreto convencional. En la fotografía 6 se puede apreciar la

colocación y terminación del concreto.

Fotografía 6. Colocación y terminación del hormigón.

4.9 SEPARACION ENTRE JUNTAS Y ASERRADO

A medida que el concreto va endureciéndose, se deben iniciar las tareas de

marcación de las juntas a construir. Esta es una tarea delicada que requiere tener

con anticipación el diseño de las juntas. Es muy importante respetar las juntas de los

pavimentos aledaños a fin de no omitirlas, caso contrario las mismas se reflejarán en

el nuevo pavimento. Una vez que el concreto haya alcanzado la madurez necesaria

para poder ser aserrado, sin que los bordes de las juntas se desgranen, se procede

a la ejecución del aserrado. Para ello se elegirá una dimensión de losas de 1 m². La

profundidad del aserrado será igual a 1/3 del espesor, es decir que se ejecutarán

juntas de 4.3 cm de profundidad. Tal y como se muestra en la fotografía 7.


46

Fotografía 7. Juntas y aserrado

El ancho del aserrado será 4 mm. Luego del aserrado se procederá a limpiar las

juntas con agua a fin de quitar el material resultante del aserrado.

Y finalmente esperar un tiempo mínimo de 24 hrs. para su apertura al tránsito,

obteniéndose de esta manera una textura y apariencia tal y como se muestra en la

fotografía 8.

Fotografía 8. Terminado de losas


47


48

RECOMENDACIONES

Buscando una mayor precisión en el proyecto del sistema “Whitetopping” e

investigaciones que pudieran continuar a este trabajo, se dan las siguientes

recomendaciones:

1. Que la determinación de los Módulos de Reacción (K) sea realizada por medio

de pruebas de Placa y puedan ser comparados con los determinados

mediante VRS, y de esta manera mostrar si existe una diferencia significativa

en su resultado y optar por la precisa.

2. Prolongar el estudio de tránsito a varios meses, para que de esta manera se

pueda lograr obtener un estudio de tránsito mas representativo..

3. Hacer una evaluación de costos a este tipo de sistema de rehabilitación de

pavimentos, para justificar su economía a largo plazo.

4. Finalmente, es indispensable la verificación constante en los organismos

encargados de llevar acabo los trabajos de rehabilitación de calles y avenidas,

de cumplir con las demandas por parte de la ciudadanía en general de una

buena y mejor calidad en calles y avenidas.

CONCLUSIÓN

Al realizar el presente trabajo, se concluye que se ha logrado mostrar un sistema

de rehabilitación en pavimentos flexibles como lo es “Whitetopping”, dando a

conocer sus ventajas y su método de diseño.

Los pavimentos asfálticos deteriorados con altos volúmenes de tránsito de

Ciudad Obregón, Sonora, pueden ser rehabilitados utilizando la propuesta del

sistema de sobrecarpetas ultradelgadas de concreto hidráulico denominadas

“Whitetopping”.

De acuerdo al análisis realizado se concluye que los espesores obtenidos se

encuentran dentro de los márgenes que maneja este sistema.

Se concluye además que es viable llevar acabo este tipo de rehabilitaciones, en

tramos de la Ciudad con problemas semejantes a los presentados en el tramo de

estudio que se realizó en este trabajo, debido a su larga vida útil de servicio y con

buen comportamiento ante los efectos de los esfuerzos de los automóviles. Es

por ello que este sistema a logrado dar buenos resultados en distintas partes del

mundo como lo son Argentina, El Salvador, Colombia, Estados Unidos, México,

entre otras.

Cabe mencionar finalmente que este tipo de sistemas son viables en Ciudad

Obregón ya que esta ciudad tiene problemas de drenaje, con un tipo de terreno

en su mayoría arcilloso y al entrar en contacto con el agua se reblandece el suelo

y pierde capacidad de soporte, aunado a su expansión. Además de que la zona

donde se encuentra localizado el tramo de estudio tiene una gran cantidad de

tránsito vehicular, con tránsito de camiones urbanos y vehículos cargados

provenientes del mercado de abastos. Todos estos problemas que presenta la

ciudad y el tramo en particular traen como consecuencia un deterioro acelerado

para un pavimento convencional (asfáltico), teniéndose por lo tanto que resulta a

largo tiempo más económico un sistema de rehabilitación como el mostrado en

este trabajo.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS LIBROS Y REVISTAS:

• BOLETÍN ICPA No. 148, Recubrimiento de pavimentos flexibles con capas

de hormigón de muy delgado espesor.

Julio-Septiembre 1999.

• BOLETÍN CEMEX Pavimento Whitetopping ultradelgado

1996

• CATALAGO DE DETERIOROS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES

(IMT) Instituto Mexicano del Transporte.

• CARRETERAS Y AEROPISTAS

SCT

1995, Editorial: Talleres de corporación Mexicana de Impresión

S. A. de C. V. José Moran No, 218 Col Daniel Garza, México, D. F. • CEMENTO

Instituto del Cemento Portland Argentino

Fecha de impresión 2000.

• CIRCULAR TÉCNICA, Evaluación de la capacidad estructural de pavimentos

con el deformómetro de impacto KUAB.

AMIVT.

• COMPACTACIÓN DEL CONCRETO

ACI 309 R-96

1998

Producción editorial:

Arq. Heraclio Esqueda Huidobro.

Ing. Raúl Huerta M.

Av. Insurgentes Sur 1846, col. Florida, México, D. F.

• ESTRUCTURACIÓN DE VIAS TERRESTRES

Segunda edición

Fernando Olivera Bustamante

Compañía Editorial Continental

Tercera reimpresión 2000, México.

• GUIA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS.

Ing. Aurelio Salazar Rodríguez.

1998 IMCC, A. C.





• INGENIERÍA DE CARRETERAS

Paul H. Wright y Radnov J. Paquette

1996, Editorial: LIMUSA, Noriega editores

• INSTRUCTIVO PARA EFECTUAR PRUEBAS DE MATERIALES DE

PAVIMENTACIóN

SCT

Volumen 2. 1996, Editorial IEPSA

• LA INGENIERíA DE SUELOS EN LAS VIAS TERRESTRES, Carreteras,

Ferrocarriles y Aeropistas.

Alfonso Rico y Hermilio Del Castillo

Volumen 2, Edit LIMUSA

1982

• MANUAL DE CAPACIDAD VIAL

SCT


S. A. de C. V.

José Moran No, 218 Col Daniel Garza, México, D. F.

• MORTERO ASFÁLTICO

Gustavo Rivera E.

1997 ALFAOMEGA grupo editor, S. A. de C. V.

A. P. 7-1032, 06700 México, D. F.

• NORMAS DE EJECUCION DE PRUEBAS DE LABORATORIO

Secretaria de Comunicaciones y Transportes. México, DF.

• NORMAS PARA CONSTRUCCIÓN E INSTALACIONES, Caminos rurales,

terrecerías, obras de drenaje y revestimiento.

SCT


S. A. de C. V.

José Moran No, 218 Col Daniel Garza, México, D. F. • NORMAS Y PREOCEDIMIENTOS DE CONSERVACIÓN Y

RECONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS.

SCT

2 Edición. 1996, Editorial IEPSA

• PAVIMENTOS DE CONCRETO. Diseño y construcción, juntas,

sobrecarpetas y apertura rápida al tráfico.

1998, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.,C.





• VIAS DE COMUNICACIÓN, Caminos, ferrocarriles, Aeropuertos, Puentes y

Puertos.

Ing. Carlos Crespo Villalaz

Editorial: LIMUSA

1982

TESIS:

• SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES PARA

CD. OBREGÓN, SONORA.

I.C. Marcela Vidal Acosta.

Diciembre de 2000, Cd. Obregón, Son. • PROYECTO PARA LA PAVIMENTACIÓN DE CONCRETO HIDRÁULICO,

PARA LA CALLE MICHOACÁN ENTRE EL TRAMO COMPRENDIDO DEL

BLVD. TODOLFO ELIAS CALLES (200) Y EL BLVD. JACINTO LÓPEZ (300).

I.C. Alejandro Rico Bobadilla

Marzo de 2000, Cd. Obregón, Son.

• DISEÑO DE UN PAVIMENTO DE CONCRETO HIDRÁULICO

ESTABILIZADO POR COMBNACIÓN DE MATERIALES.

I.C. Myrna Lorenia Palacios Tamayo.

I.C. Jesús Antonio López Ruiz.

Marzo de 2000, Cd. Obregón, Son.

INTERNET:

• www.tampico.gob.mx

• www.cemex.com

ANEXOS

TIPO DE OBRA Factor de seguridad por carga (FSC) Espesor (cm)

Carreteras de primer orden, autopistas y otras vías con flujo interrumpido de tránsito y gran volumen de vehículos pesado.

1.2 30-40

Carreteras y avenidas con volúmenes moderados de vehículos pesados.

1.1 25-35

Carreteras y calles residenciales y otras con volúmenes pequeños de vehículos pesados.

1.0 20-30

Tabla 1. Factores de Seguridad por Carga

Figura 1. Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes sencillos causan en una losa de

concreto hidráulico, en función de la carga aumentada por impacto, el módulo de reacción corregido y el espesor supuesto de la losa.

Figura 2. Nomogramas para encontrar los esfuerzos que los ejes tándem causan en una losa de concreto hidráulico, en función de la carga aumentada por impacto, el módulo de reacción corregido

y el espesor supuesto de la losa.

TIPO DE PAVIMENTO MR (kg/cm²) (RECOMENDADO)

Autopista 48 Carreteras 48

Zona Industrial 45 Urbanas Principales 45

Urbanas Secundarias 42

Tabla 2. Módulos de Ruptura recomendados.

Relación de esfuerzos

ft/Mr

Núm. de repeticiones admisibles

Relación de esfuerzos

ft/Mr

Núm. de repeticiones admisibles

0.50 infinitas 0.68 3 500 0.51 400 000 0.69 2 500 0.52 300 000 0.7 2 000 0.53 240 000 0.71 1 500 0.54 180 000 0.72 1 100 0.55 130 000 0.73 850 0.56 100 000 0.74 650 0.57 75 000 0.75 490 0.58 57 000 0.76 360 0.59 42 000 0.77 270 0.6 32 000 0.78 210 0.61 24 000 0.79 160 0.62 18 000 0.8 120 0.63 14 000 0.81 90 0.64 11 000 0.82 70 0.65 8 000 0.83 50 0.66 6 000 0.84 40 0.67 4 500 0.85 30

Tabla 3. Tabla que proporciona el número de pasadas de un eje en particular, que llevaría a que la losa fallara según la relación de esfuerzos

Figura 3. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos.

Figura 4. Carta para encontrar el factor de reducción por el método de Números de Clasificación de

carga (LCN) de la PCA, para ruedas dobles.

Figura 5. Carta para encontrar el factor de reducción por el método de Números de Clasificación de

carga (LCN) de la PCA, para ejes tándem con ruedas dobles

Figura 6. Nomograma para encontrar el módulo de reacción corregido en función de la

Subrasante y al espesor de la subbase de material granular

Figura 7. Nomograma para encontrar el módulo de reacción corregido para una subrasante de

acuerdo con el espesor de la subbase estabilizada con cemento Pórtland.

MÓDULO ELÁSTICO (E), KG/CM²

CAPA Recomendado Obtenido Carpeta asfáltica 30,000 a 40,000 5,000 a 50,000 Base granular 3,000 a 5,000 1,500 a 4,000 Sub-base granular 2,000 a 4,000 700 a 2,000 Subrasante e inferiores 300 a 1,500 70 a 1,000 Sub-base rigidizada con cemento Portland 70,000 a 120,000

40,000 a 100,000

Tabla 4. Módulos elásticos más usuales.

CÁLCULO DE ESPESOR DE PAVIMENTO DE CONCRETO

Obra: Tramo: Módulo de reacción k de la subrasante: kg/cm³(pci). sub-base:

Módulo k.combinado (Kc=4KB)+KcB+KcS/r: kg/cm³. Factor de seguridad por carga(FSC):

Espesor de losa propuesto(cm): Módulo de ruptura propuesto (MR)(kg/cm²): Kc=

1 2 3 4 5 6 7

TIPO DE VEHICULO

Cargas por eje

(Kips) Ton

Cargas por eje x FSC (Kips) Ton

Esfuerzos (pci)

kg/cm²

Relaciones de Esfuerzos

Repeticiones permisibles

No.

Repeticiones esperadas

No.

Resistencia a la fatiga

consumida %

Ejes sencillos

A2 A´2 B2 C2

C3 C4

Ejes en tándem

C3 C4

Tabla 5. Formato para la Determinación del espesor de losa por el Método de Fatiga de la

Asociación de Cemento Portland.

INDICE DEDICATORIAS AGRADECIMIENTOS

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